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        惠州石化抽提裝置腐蝕原因分析及對策

        2020-04-22 09:14:36劉政權(quán)張高峰中海油惠州石化有限公司廣東惠州516081
        化工管理 2020年9期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備系統(tǒng)

        劉政權(quán) 張高峰(中海油惠州石化有限公司,廣東 惠州 516081)

        1 裝置腐蝕情況

        根據(jù)惠州石化抽提裝置的實(shí)際運(yùn)行情況,我們可以看出腐蝕發(fā)生部位主要為溶劑循環(huán)系統(tǒng)各設(shè)備。自裝置2009 年投產(chǎn)以來,抽提單元多次發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,并且各種設(shè)備均有發(fā)生,具體情況詳見表1。

        表1 抽提裝置主要腐蝕設(shè)備表Tab.1 The corroded position of Extraction unit

        2 腐蝕原因概述

        抽提裝置的腐蝕發(fā)生在各個(gè)部位。塔本體、換熱器、機(jī)泵、管線等各處均發(fā)現(xiàn)了腐蝕,且較為嚴(yán)重。其原因也較為復(fù)雜。

        圖1 C801底部擋板及塔盤腐蝕情況

        2.1 酸性硫化物的產(chǎn)生

        環(huán)丁砜中存在的環(huán)丁烯砜雜質(zhì)受熱會(huì)分解產(chǎn)生SO2,環(huán)丁砜沸點(diǎn)為285℃,在220℃以下時(shí),分解速度比較慢,但是超過220℃時(shí)候,隨著溫度的升高,其分解速度急劇上升[1],過高的溫度將促使環(huán)丁砜分解生成黑色的聚合物和SO2,酸性物質(zhì)越多,造成的設(shè)備腐蝕越嚴(yán)重。

        2.2 氧氣的氧化作用

        系統(tǒng)中一旦進(jìn)入氧氣后,溶劑系統(tǒng)中的二氧化硫的釋放量要比沒有氧氣存在的時(shí)候多[6]。其分解產(chǎn)物直接產(chǎn)生二氧化硫,二氧化硫與水等物質(zhì)的結(jié)合又形成硫酸類酸性成分(環(huán)丁砜分解產(chǎn)物會(huì)形成包括:烴類聚合物,磺酸,硫酸,丁基硫酸等),酸性物質(zhì)的形成造成了容器內(nèi)腐蝕的重要因素。同時(shí),溶解氧對碳鋼也會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕,鐵與氧在介質(zhì)中形成兩個(gè)電位不同的電極,F(xiàn)e 失電子生成Fe(OH)2,繼續(xù)二次反應(yīng)氧化生成Fe(OH)3,F(xiàn)e(OH)2和Fe(OH)3反應(yīng)又生成Fe3O4,這些腐蝕產(chǎn)物沉積在設(shè)備和管線表面,其結(jié)構(gòu)松散,溶解氧繼續(xù)滲透到設(shè)備內(nèi)表面加快腐蝕速度,直至腐蝕穿孔[4].

        2.3 水含量增加會(huì)加劇環(huán)丁砜劣化

        環(huán)丁砜中含水量越高,環(huán)丁砜的熱穩(wěn)定性越差,當(dāng)環(huán)丁砜中水含量超過3%時(shí)[3],環(huán)丁砜會(huì)發(fā)生水解、開環(huán)形成磺酸,進(jìn)而生產(chǎn)磺酸鹽,劣化速度迅速增大,進(jìn)而腐蝕堵塞設(shè)備[7]。

        2.4 高溫加速環(huán)丁砜劣化

        環(huán)丁砜在220℃以上時(shí),隨溫度提高,產(chǎn)生酸性物質(zhì)的速度快速增加[2]。具體見表2。

        表2 環(huán)丁砜隨溫度分解速率[1]

        2.5 CL-在系統(tǒng)中累積造成氯腐蝕

        抽提原料雖經(jīng)過脫氯處理,但是原料中的氯會(huì)在系統(tǒng)中累積,這是因?yàn)榄h(huán)丁砜和水都是強(qiáng)極性物質(zhì),強(qiáng)極性作用會(huì)對氯離子產(chǎn)生吸附作用[5]。氯離子具有極強(qiáng)的穿透能力,可以穿透設(shè)備的氧化膜進(jìn)入金屬表面與金屬形成可溶性化合物,同時(shí)也可以置換氧化膜中的氧原子形成可溶性氯化物進(jìn)而形成孔蝕,在酸性條件下,蝕孔進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)而形成穿孔。同時(shí)氯離子的存在也降低了環(huán)丁砜的PH 值,進(jìn)一步加劇了環(huán)丁砜的分解生產(chǎn)磺酸的過程。所以氯離子的累積也進(jìn)一步導(dǎo)致了硫腐蝕的加劇。

        3 降低腐蝕的措施

        對于抽提裝置的腐蝕機(jī)理進(jìn)入了深入的探討后,我們可以采取針對性措施進(jìn)行防范。對于不同原因的腐蝕,采取不同的防治方法,下面進(jìn)行分類探討。

        3.1 環(huán)丁砜分解腐蝕防范措施

        高溫、環(huán)丁砜雜質(zhì)、水、O2等因素本質(zhì)上都是造成了環(huán)丁砜分解,形成磺酸類物質(zhì)及硫化物,進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備的腐蝕。因此防范環(huán)丁砜分解和及時(shí)脫除雜質(zhì)是抑制腐蝕的重中之重。

        (1)減少環(huán)丁砜中的雜質(zhì)。首先要保證接受的新環(huán)丁砜中的環(huán)丁烯砜等雜質(zhì)處在較低水平。在貧溶劑PH 降低時(shí),及時(shí)加注單乙醇胺進(jìn)行中和,防止系統(tǒng)中酸性物質(zhì)過多。其次,要增加溶劑再生塔的清理頻次,將溶劑中的雜質(zhì)排出,保證環(huán)丁砜的質(zhì)量。

        (2)降低操作溫度。高溫加速了環(huán)丁砜的分解。因此在保證產(chǎn)品合格的基礎(chǔ)上,應(yīng)盡量降低抽提裝置的操作溫度,防止局部超溫造成環(huán)丁砜分解。同時(shí)嚴(yán)格控制水含量,防止影響環(huán)丁砜的熱穩(wěn)定性;

        (3)防止氧氣進(jìn)入系統(tǒng)。首先要保證裝置良好的密封性能,嚴(yán)防O2進(jìn)入系統(tǒng)中。同時(shí)在清理溶劑再生塔、更換過濾器濾芯等工作時(shí),要做好氣密置換,并提高置換標(biāo)準(zhǔn),在化驗(yàn)分析合格后方能并入系統(tǒng);

        3.2 氯腐蝕防范措施與建議

        Cl-是抽提系統(tǒng)腐蝕的另一重要來源。根據(jù)其腐蝕機(jī)理可知,氯離子不僅自身腐蝕設(shè)備,也推動(dòng)了硫腐蝕的發(fā)生。因此去除氯離子成為了抽提系統(tǒng)防御腐蝕的重要工作。

        惠州石化于2016年投用了樹脂再生系統(tǒng),劣化環(huán)丁砜再生單元采用的是離子交換的原理,選擇交換容量大,穩(wěn)定性和再生性能好以及使用壽命長的陰離子交換樹脂,用離子交換的方法,除去環(huán)丁砜在工業(yè)過程劣化產(chǎn)生的酸性物質(zhì)和累積的氯離子,從而使環(huán)丁砜性質(zhì)恢復(fù)到新鮮狀態(tài)。

        該系統(tǒng)的投用大大改善了抽提裝置的運(yùn)行狀態(tài),取得了明顯效果。對比樹脂再生系統(tǒng)投用前后抽提裝置的樣品分析報(bào)告,我們可以發(fā)現(xiàn)裝置的運(yùn)行狀況明顯改善。如圖2所示,對比樹脂再生系統(tǒng)投用前后,貧溶劑PH 值變化明顯,平均值從8-8.5 提高至9-10,因而單乙醇胺的注入頻率也明顯降低。同時(shí)根據(jù)圖3 我們可以發(fā)現(xiàn),樹脂再生系統(tǒng)投用后,貧溶劑中Cl-含量也明顯下降,這說明樹脂對Cl-的吸附作用非常有效。而Cl-是酸性物質(zhì)的主要來源,這也與PH 值所反映的結(jié)論相符合。因此可以認(rèn)為,樹脂再生系統(tǒng)的是凈化環(huán)丁砜的理想工藝系統(tǒng)。

        圖2 貧溶劑PH值

        圖3 貧溶劑氯含量

        4 結(jié)語

        (1)抽提裝置腐蝕主要源于環(huán)丁砜分解產(chǎn)生的硫腐蝕和氯離子腐蝕;

        (2)原料中的微量氯離子在溶劑和水的強(qiáng)極性作用下在抽提裝置累積,這是造成氯腐蝕的主要原因;

        (3)環(huán)丁砜降解產(chǎn)生硫腐蝕,同時(shí)氯離子的存在也促進(jìn)了環(huán)丁砜的降解;

        (4)樹脂再生系統(tǒng)的投用對抽提裝置的運(yùn)行產(chǎn)生了非常積極的作用,除氯效果明顯。因此樹脂再生系統(tǒng)是環(huán)丁砜凈化的理想工藝系統(tǒng)。所以應(yīng)該對樹脂再生系統(tǒng)重點(diǎn)監(jiān)控,及時(shí)對樹脂進(jìn)行再生和更換,以保證裝置的長周期平穩(wěn)安全運(yùn)行。

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